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1、海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻热电阻是利用导体材料的热电阻是利用导体材料的电阻随温度变化而变化电阻随温度变化而变化的的特性来实现对温度的测量的特性来实现对温度的测量的。6.2 热电阻热电阻热电阻是热电阻是中低温区中低温区最常用的一种温度检测器最常用的一种温度检测器。它的它的主要特点是测量精度高主要特点是测量精度高，性能稳定性能稳定。其中其中铂热电阻铂热电阻的的测量精确度是最高的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪而且被制成标准的基准仪。应用于应用于-200600范围内的温度测量范围内的温度测量海洋学院海洋学院第二节第二节 热电
2、阻热电阻热电阻电阻体绝缘套管接线盒热电阻电阻体绝缘套管接线盒海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻热电阻的材料要求：热电阻的材料要求：电阻温度系数要大；电阻率尽可能电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测量范围内，应具有稳定的物理和大，热容量要小，在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；应有良化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；应有良好的可加工性，且价格便宜。好的可加工性，且价格便宜。海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻6.2.1 热电阻的类型热电阻的类型1. 装配式热电阻装配式热电阻2. 铠装热电阻铠装热电阻3. 端面热电阻端面热电
3、阻4. 隔爆型热电阻隔爆型热电阻海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻6.2.2 常用的几种热电阻常用的几种热电阻1. 铂热电阻铂热电阻铂电阻阻值与温度变化之间的关系可以近似用下式表铂电阻阻值与温度变化之间的关系可以近似用下式表示：示：在在0630.74范围内，金属铂的电阻值与温度的关系范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为：为：1 32 0CtBtAtRRt海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻)t (CBtAtRRt32 01001在在-1900范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为：范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为：0时的电阻值时的电阻值t时的电阻值时的电阻值海洋学院海洋学院第二
4、节第二节 热电阻热电阻A、B、C分度系数分度系数其中：其中：A=3.9684710-2/；B=-5.84710-7/2；C=-4.2210-12/3) 可以看出，它们的可以看出，它们的高次项很小高次项很小。铂电阻在。铂电阻在0100时时的最大非线性偏差小于的最大非线性偏差小于0.5；R0不同，不同，Rt与与t 的关系的关系也不同。也不同。海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻铂铂容易提纯容易提纯，其物理其物理、化学性能在高温和氧化性介质化学性能在高温和氧化性介质中很稳定中很稳定。铂电阻的输出铂电阻的输出 输入特性接近线性输入特性接近线性，且且测量精度高测量精度高，所以它能用作工业测温元件和
5、作为温度所以它能用作工业测温元件和作为温度标准标准。按国际温标按国际温标IPTS-68规定规定，在在-259.34630.73温域温域内内，以铂电阻温度计作基准器以铂电阻温度计作基准器。海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻在在-50150范围内范围内，铜电阻化学铜电阻化学、物理性能稳定物理性能稳定，输出输出 输入特性接近线性输入特性接近线性，价格低廉价格低廉。2. 铜热电阻铜热电阻铜电阻阻值与温度变化之间的关系可近似表示为：铜电阻阻值与温度变化之间的关系可近似表示为： tRRt10铜电阻的缺点是电阻率低铜电阻的缺点是电阻率低，体积大体积大，热惯性大热惯性大，在在100以上时易氧化以上时易
6、氧化。海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻(1) 铟电阻铟电阻铟电阻用铟电阻用99.999%高纯度的铟丝绕成电阻高纯度的铟丝绕成电阻，适宜在适宜在-269-258温度范围内使用温度范围内使用。实验证明实验证明，在在4.2K15K范围内范围内，铟电阻灵敏度比铂电阻高铟电阻灵敏度比铂电阻高10倍倍。铟电阻的缺点是材料软铟电阻的缺点是材料软，复制性差复制性差。3. 其他热电阻其他热电阻海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻(2) 锰电阻锰电阻锰电阻适宜在锰电阻适宜在-271-210温度范围内使用温度范围内使用。其优其优点是在点是在2K 63K温度范围内电阻随温度变化大温度范围内电阻随温度变
7、化大，灵敏灵敏度高度高。锰电阻的缺点是材料脆锰电阻的缺点是材料脆，难拉成丝难拉成丝。(3) 碳电阻碳电阻碳电阻适宜在碳电阻适宜在-273-268.5温度范围内使用温度范围内使用。其优其优点是热容量小点是热容量小，灵敏度高灵敏度高，价格低廉价格低廉，操作简便操作简便。但但是碳电阻的热稳定性较差是碳电阻的热稳定性较差。海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻Rt为热电阻为热电阻, r1、r2、r3为引线电阻为引线电阻, R1、R2为两桥臂电阻为两桥臂电阻,R1=R2,R3为调整电为调整电桥的精密电阻。桥的精密电阻。M表内阻很大，故电流近似为零。当表内阻很大，故电流近似为零。当UA=UB时电桥平衡
8、。若使时电桥平衡。若使r1=r2,则则R3=Rt,就可消除引线电就可消除引线电阻的影响。阻的影响。1. 三线式电桥连接法三线式电桥连接法6.2.3 热电阻测量线路热电阻测量线路R1R2R3Rtr1r3r2EABM图图6-19 三线接法三线接法海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻2. 四线式电阻测量电路四线式电阻测量电路图图6-20 四线式测量线路四线式测量线路r1r2r3r4RtIVIMEM电压表电压表恒流源恒流源 因因IVIM,IV 0,又又EM=E+IV( r2+r3)由上式知引线电阻由上式知引线电阻r1 r4将不引起测量误差将不引起测量误差。电压表的值电压表的值EM可认为是热电阻可
9、认为是热电阻Rt上的压降上的压降，据此可计算出微小温度据此可计算出微小温度变化变化。MMVMVMtIE II)rr(IEIER 32海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻温度温度 /0102030405060708090电阻值电阻值/-20017.28-10059.6555.5251.3847.2143.0238.8034.5630.2925.9821.65-0100.0096.0392.0488.0484.0380.1075.9671.9167.8463.750100.00103.96107.91110.85115.78119.70123.60127.49131.37135.241001
10、39.10142.95146.78150.6054.41158.21162.00165.78169.54173.29200177.03180.75186.48188.10191.88195.56159.23202.89206.53210.07300213.79217.40221.00224.59228.17231.76235.29238.83242.36245.88400249.38252.88256.36259.83263.29266.78270.18272.60277.01280.41500283.8628701 8290.55293.91297.25300.58303.90307.213
11、10.50313.79600317.06320.22323.57326.80330.03333.25WZB型铂电阻分度表型铂电阻分度表R0=100 规定分度号规定分度号BA-2分度系数分度系数 A=3.396487 10-2/； B=-5.847 10-7/2；C=-4.22 10-12/4海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻温度温度 /0102030405060708090电阻值电阻值/-2007.95-10027.4425.5423.6321.7219.7917.8515.9013.9311.959.96-046.0044.1442.3440.5038.5636.8034.9433.
12、0834.2129.33046.004708249.6451.4553.2655.0656.8658.6560.4362.2110063.9965.7667.5269.2871.0372.7874.5276.2677.9979.7120081.4383.1584.8686.5688.2689.9691.6493.3395.0096.6830098.34100.01101.66103.31104.96106.60108.23109.86111.84113.10400114.72116.32117.93119.52121.11122.70124.28125.86127.94128.99500130
13、.55132.10133.65135.20136.73138.27139.79141.32142.83144.34600145.85147.35148.84150.33151.81153.30WZB型铂电阻分度表型铂电阻分度表R0=46 规定分度号规定分度号BA-1分度系数分度系数 A=3.396487 10-2/； B=-5.847 10-7/2；C=-4.22 10-12/4海洋学院海洋学院第三节第三节 热敏电阻热敏电阻6.3 热敏电阻热敏电阻热敏电阻是利用热敏电阻是利用半导体半导体的电阻值随温度的变化而显著的电阻值随温度的变化而显著变化的特性实现测温的变化的特性实现测温的。半导体热敏电阻
14、有很高的电半导体热敏电阻有很高的电阻温度系数阻温度系数，其灵敏度比热电阻高得多其灵敏度比热电阻高得多。而且体积可而且体积可以做得很小以做得很小，故动态特性好故动态特性好，特别适于在特别适于在-100300之间测温之间测温。热敏电阻的缺点是热敏电阻的缺点是互换性较差互换性较差，另外其另外其热电特性是非热电特性是非线性的线性的。海洋学院海洋学院第三节第三节 热敏电阻热敏电阻6.3.1 热敏电阻的结构热敏电阻的结构热敏电阻是由一些热敏电阻是由一些金属氧化物金属氧化物，如钴如钴(Co)、锰锰(Mn)、镍镍(Ni)等的氧化物采用不同比例配方等的氧化物采用不同比例配方，高温烧结高温烧结而成而成。其其形状有
15、形状有珠状珠状、片状片状、杆状杆状、垫圈状垫圈状等等。(b)片状片状(c)杆状杆状(d)垫圈状垫圈状图图6-21 热敏电阻的结构类型热敏电阻的结构类型(a)珠状珠状玻璃壳玻璃壳热敏电阻热敏电阻引线引线海洋学院海洋学院第三节第三节 热敏电阻热敏电阻6.3.2 热敏电阻的基本参数热敏电阻的基本参数1. 标称电阻标称电阻RH标称电阻值是热敏电阻在标称电阻值是热敏电阻在250.2、零功率时的阻值零功率时的阻值，也叫冷电阻也叫冷电阻。2. 材料常数材料常数BN材料常数是表征负温度系数材料常数是表征负温度系数(NTC)热敏电阻器材料的物热敏电阻器材料的物理特性常数理特性常数。BN值决定于材料的激活能值决定于材料的激活能E，它们之间它们之间满足下面的函数关系式满足下面的函数关系式kEBN 海洋学院海洋学院第二节第二节 热电阻热电阻3. 电阻温度系数电阻温度系数 热敏电阻的温度每变化热敏电阻的温度每变化1时电阻值的变化率叫做热敏时电阻值的变化率叫做热敏电阻的电阻温度系数电
